Uploaded byAlexander Kolotov
Кружок по робототехнике. Занятие #6. Ветвления
Документ описывает программирование LEGO-роботов с акцентом на принятие решений и ветвление программ в NXT-G. Упоминаются различные сенсоры, такие как датчики касания, освещенности и цвета, а также связанные с ними условия и алгоритмы обработки данных. Приведены примеры заданий и сценариев, когда роботу необходимо принимать решения на основе показаний датчиков.
Кружок по робототехнике. Занятие #6. Ветвления
- 1. Программирование Lego-роботов «Слушаем» датчики. Часть III Нижний Новгород, 2012
- 2. Содержание • Принятие решений • Ветвление программы в NXT-G • Особенности блока ветвления • Коснулись или нет? • На сколько светло? • Какой цвет? • Ближе или дальше? • Сколько едем?
- 3. Принятие решений • Входе выполнения задания перед роботом может стоять выбор, в какое состояние ему перейти. • Подобный выбор стоит перед богатырем на распутье. • Выбор может зависеть от показаний на сенсорах и датчиках, внутренних часов робота или от информации полученной от других роботов.
- 4. Принятие решений • Например,робот, обнаружив красный мяч, должен отнести его в корзину, а синий оставить на месте. Включить моторы Узнать захвата какого цвета мяч Включить моторы для разворота
- 5. Принятие решений • Такжеможно говорить о причинах и действиях, которые эти причины вызывают. Стало Поднять тихо занавес Подать Стало звуковой громко сигнал причины действия
- 6. Ветвление программы вNXT-G • В месте принятия решения происходит разветвление программы. • В зависимости от решения, программа может пойти либо по одной, либо по другой ветке • После выполнения действий внутри той или иной ветки, программа вновь возвращается в «основное русло».
- 7. Ветвление программы вNXT-G • Для того, чтобы обозначить место ветвления в программе, используется блок «Switch» (Переключить). • Блок может быть описан фразой «в зависимости от причины, переключиться в одну из двух веток программы» • Блок располагается в основной (Common) палитре.
- 8. Ветвление программы вNXT-G • Для принятия решения, в какую ветку программы переключаться может быть использована информация с различных датчиков:
- 9. Ветвление программы вNXT-G • Вкладывая блоки принятия решения друг в друга, можно составить множественные разветвления.
- 10. Особенности блока ветления •Каждый блок принятия решения может быть отображен в двух формах: В виде ветвления В виде блока с вкладками
- 11. Особенности блока ветления В виде ветвления В виде блока с вкладками + занимает меньше места + может быть больше, чем две + удобно отображает ветвление вкладки, больше вариантов + видно блоки программы в каждой разветвления ветке + можно передавать данные - занимает много места (каналы данных) внутрь - возможны только две ветки - блоки программы скрыты во вкладках
- 12. Коснулись или нет? •Ветвление может происходить после оценки состояния датчика касания: • «Если датчик касания зажат, то выполнить блоки из верхней ветки, иначе (если отжат) выполнить блоки из нижней ветки»
- 13. Коснулись или нет? •У датчика касания проверять можно состояния – зажат, отжат, нажат. • Проверка на состояние «отжат» – инвертирует логику. • «Если датчик касания отжат, то выполнить блоки из верхней ветки, иначе (если нажат) выполнить блоки из нижней ветки»
- 14. Коснулись или нет? •Проверку на состояние «нажат» (зажат и сразу же отжат) можно интерпретировать как запрос на событие. • «Случилось ли на датчике нажатие? Если ДА, выполнить блоки из верхней ветки. Если НЕТ, выполнить блоки из нижней ветки.» ДА НЕТ
- 15. Коснулись или нет? •Пример 1. Проехать какую-то трассу 2. Проверить привезла ли тележка достаточно груза. 2.1. Если груза достаточно (датчик зажат), вывести «смайлик» 2.2. Если груза недостаточно, вывести недовольный сигнал 3. Возвращаться назад
- 16. Коснулись или нет? •Задание 1. 1. После включения блок должен проверить нажат ли датчик касания. 2. В зависимости от того нажат или нет, воспроизвести фразу “Yes” или “No” 3. После воспроизведения – остановить программу YES NO
- 17. Коснулись или нет? •Задание 2. Управляемая машинка 1. Датчик касания закреплен на длинном проводе 2. Если датчик нажат – робот-тележка стоит, если отжат – едет 3. Измените, программу так, чтобы при нажатом датчике робот вращался вокруг своей оси, а при отжатом – двигался вперед.
- 18. Насколько светло? • Ветвлениеможет происходить после оценки состояния датчика освещенности (или датчика цвета в режиме датчика освещенности): • «Если светлее, то выполнить блоки из верхней ветки, иначе (если темнее) выполнить блоки из нижней ветки»
- 19. Насколько светло? • Определение«светлее»/«темнее» выполняется путем сравнения с указанным значением. • Если текущее показание больше заданного, то это расценивается как «светлее», иначе «темнее» • Возможна смена знака на противоположный, что изменяет логику разветвления.
- 20. Насколько светло? • Пример 1.Пока тележка двигается, проверять насколько светло вокруг 1.1. Если светло, развернуть солнечные батареи и написать на экране об этом 1.2. Если темно, то свернуть батареи, чтобы защитить их от пыли
- 21. Насколько светло? • Задание3. Азбука морзе 1. Пока тележка едет по темной поверхности – издается звук, как только поверхность светлее – звук смолкает L E G O Заранее неизвестно, сколько каждый звук продлится – неизвестно на сколько быстро тележка проедет по каждой «точке» и «тире». Поэтому звук начнет играться какое-то заранее долгое время, но при этом программа не будет ждать его завершения, а сразу перейдет к следующему блоку в программе. Тогда, при заезде на светлое поле, звук надо явно остановить.
- 22. Какой цвет? • Ветвлениеможет происходить после оценки состояния датчика цвета: • «Если цвет синий, то выполнить блоки из верхней ветки, иначе (если любой другой) выполнить блоки из нижней ветки»
- 23. Какой цвет? • Определятьна соответствие за раз можно и один цвет и несколько. • Проверку можно проинвертировать – проверять на совпадение цвета, которые находятся вне заданного диапазона: «любой цвет кроме красного» или «любой цвет кроме синего и зеленого»
- 24. Какой цвет? • Пример • Двигатель вращает робота вокруг своей оси • Если датчик увидел красный цвет – играется нота ДО • Если датчик увидел синий цвет – играется нота РЕ • При любом другом цвете играется нота МИ
- 25. Какой цвет? • Задание4. Красный цвет – дороги нет 1. Робот-тележка должен пересекать черные полоски – дорожки, при пересечении говорить «Black» 2. Как только ему встретиться красная дорожка – он должен остановиться 3. Задание нужно выполнить с использованием вложенных условий • Окончательно ли остановится робот на красной дорожке? Для того, чтобы остановить выполнение программы, используется блок «Stop»
- 26. Ближе или дальше? •После сравнения текущего показания сенсора расстояния с заданным эталонным, программа также может разветвиться: • «Если объект ближе, чем заданное расстояние, то выполнить блоки из верхней ветки, иначе (если дальше или точно на таком расстоянии) выполнить блоки из нижней ветки»
- 27. Ближе или дальше? •При изменении знака в условии с меньше на больше меняется (инвертируется) смысл условия: «Если объект дальше, чем заданное расстояние, то выполнить блоки из верхней ветки, иначе (если ближе или точно на таком расстоянии) выполнить блоки из нижней ветки»
- 28. Ближе или дальше? •Пример 1. Ехать, пока в стене не найдется расстояние глубже 5 см. 2. Проверить достаточно ли места для заезда робота. 2.1. Если места недостаточно (на сенсоре маленькие значение) вывести сигнал тревоги 2.2. Если груза достаточно, произвести заезд
- 29. Ближе или дальше? •Задание 5a. Беспокойный любопытный робот 1. Робот должен находиться все время на одном расстоянии от руки (или другого предмета) – 25 см. 2. Если рука удаляется от робота, то робот придвигается к ней 3. Если рука приближается к роботу, то робот отъезжает назад.
- 30. Ближе или дальше? •Задание 5b. Опытный любопытный робот 1. В предыдущем задании, робот никогда не был в состоянии покая – он, то ехал вперед, то двигался назад 2. Нужно изменить программу так, чтобы робот был неподвижен при нахождении на определенном расстоянии 24 см. 26 см.
- 31. Сколько едем? • Послесравнения текущего показания датчика поворота оси мотора (енкодер) с заданным эталонным, программа также может разветвиться: • «Если мотор повернулся больше, чем заданное количество градусов, то выполнить блоки из верхней ветки, иначе (если дальше или точно на таком расстоянии) выполнить блоки из нижней ветки»
- 32. Сколько едем? • Сравниватьсямогут как количество градусов, на которые повернулась ось мотора, так и количество оборотов: • Также при сравнении может учитываться направление движения. • Аналогично работе с другими датчиками, изменение знака сравнения инвертирует логику поведения
- 33. Сколько едем? • По-умолчанию, показания датчика поворота накапливаются с момента старта робота. Т.е. можно в любой момент времени узнать, на какое расстояние робот уехал от зоны старта. Причем движение мотора вперед увеличивают это число, движение мотора назад уменьшает его. • Это поведение можно изменить, если в сбросить показания датчика - накопление будет происходить с момента, когда произошел сброс. Старт программы Сброс Замера показаний 3 оборота Поведение по-умолчанию, 5 оборотов Количество оборотов Количество оборотов мотора мотора после сброса 2 оборота после старта
- 34. Сколько едем? • Сбросдатчика поворотов оси двигателя осуществляется специальным блоком:
- 35. Сколько едем? • Пример Ещеодин способ ехать по квадрату. Для измерения сколько проехал робот не обязательно собирать значения с датчиков обеих моторов. При движении прямо моторы проезжают одинаковое расстояние, поэтому использовать значения можно тоже только с одного из моторов.
- 36. Сколько едем? • Задание6. Умная парковка 1. Датчик расстояния смотрит в сторону 2. Робот должен найти пространство для парковки между двумя «автомобилями» и выполнить заезд в обнаруженное пространство. Если расстояние между «автомобилями» недостаточно для парковки – робот должен продолжить движение прямо, для поиска более подходящего места 1.5 оборота 0.6 оборотов 15 см. ?? см. 15 см.
- 37. Принятие решений •Ваши вопросы?